JP5240226B2 - 温度センサ取付構造 - Google Patents

Description

本発明は温度センサ取付構造に関する。さらに詳しくは、例えば空気調和装置の熱交換器内を流れる冷媒の温度を間接的に検出する温度センサの取付構造に関する。

空気調和装置の圧縮機の運転を制御する際の重要な判断パラメータとして、当該圧縮機の吸入側圧力がある。この吸入側圧力は、圧縮機の吸入側配管に圧力センサを取り付けることで検出することができるが、圧力センサは高価であるので、コストを削減するために他の方法で吸入側圧力を求めることが考えられる。

例えば、冷房運転時には、室内側熱交換器において液状の冷媒が室内空気との熱交換により気化されてガス状の冷媒になり、このガス状の冷媒が圧縮機に送り込まれる。冷媒は、室内側熱交換器を構成する細いチューブ内を複数回折り返しながら入口から出口へ移動し、その間に液相から気相への相変化が行われるが、その経路の大部分において、液状の冷媒とガス状の冷媒とが混在する湿り状態である。そして、湿り状態の冷媒の温度（飽和温度）は一定である。この飽和温度が分かれば、冷媒の物性値として飽和圧力を求めることができ、また、室内側熱交換器の出口から圧縮機の吸入口までの配管の圧力損失は所定の誤差内で想定可能であるので、熱交換器内の湿り状態の冷媒の温度が分かれば、飽和圧力が分かり、さらには圧縮機の吸入側圧力を推定することができる。

熱交換器を構成するチューブは銅などの熱伝導率の大きい金属で作製されているので、かかるチューブの入口と出口の間の部分（中間部分）の表面温度を検出することで間接的にチューブ内を流れる湿り状態の冷媒の温度である飽和温度を検出することができ、この飽和温度を求めることで、前述したように、圧縮機の吸入側圧力を推定することができる。

冷媒配管の温度を検出するために当該冷媒配管にろう付けされた感温筒内にサーミスタを配設し、感温筒を介して冷媒配管の温度を検出する技術が種々提案されている。また、周囲の空気温度の影響を受けることなく冷媒配管の温度を正確に検出するために、温度センサの外側に断熱材を配設することも知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、亜鉛鋼板などの弾性を有する薄い金属板８とポリエチレンフォームなどの断熱材９とを貼り合わせた、断面略Ｕ字型の断熱鋼板１０が開示されている。配管の温度を検出する円筒形の配管温度センサ１１は、断熱鋼板１０の内周面と空気調和機の冷媒配管１５の側面との間に挟み込まれるようにして、当該冷媒配管１５に固定される。

特開２００７−７８２０３号公報

しかしながら、特許文献１記載の断熱鋼板１０は冷媒配管の管軸方向に沿って配設される構成であるため、その適用箇所が制限されている。例えば、熱交換器の場合、直管部分の外周には熱交換効率を向上させるために複数のフィンが密に配設されているので、特許文献１記載の断熱鋼板１０を適用することは困難である。これに対しフィンを配設しない直管部分を設けることも考えられるが、熱交換効率の低下や、熱交換器の大型化を伴うため、現実的ではない。

また、断熱鋼板１０は冷媒配管と平行に取り付けられるものであり、両者の位置関係が固定されているので、取り付け作業の自由度が低く、場所によっては作業性が悪いことがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、適用範囲が広く、且つ作業性を向上させることができる温度センサ取付構造を提供することを目的としている。

本発明の温度センサ取付構造は、曲管からなる冷媒配管（Ｐ）の外表面に管軸方向に対して７０°〜１１０°の角度をなして固設される感温筒（１）と、この感温筒（１）の内周面に密接して設けられる温度センサ（２）と、前記感温筒（１）を覆う着脱自在の断熱カバー（３）とを備え、前記断熱カバー（３）が、感温筒（１）の一端を挿入可能な開口（６）を有する有底筒体からなり、この筒体の周壁には、軸方向に沿うスリット（９）が前記開口（６）から筒体の底部近傍まで形成され、前記スリット（９）の、開口側と反対側の端部に当該スリット（９）が拡幅された逃げ部（１０）が形成され、前記スリット（９）と逃げ部（１０）とがＬ字形状を呈することを特徴としている。

本発明の温度センサ取付構造では、温度センサを収容する感温筒が冷媒配管の外表面に管軸方向に対して７０°〜１１０°の角度をなして固設されるものであるので、冷媒配管の曲管部分にも取り付けることができる。曲管の温度検出が可能になることで、温度センサを収容した感温筒の設置可能箇所を拡大することができる。設置箇所周囲の作業スペースなどを考慮して、前記７０°〜１１０°の範囲内で、すなわち９０°±２０°の範囲内で取付角度を決めることができるので、作業性を向上させることができる。
また、感温筒を覆う断熱カバーは、当該感温筒に着脱自在であるので、感温筒を冷媒配管に固定した後に取り付けることができる。

また、前記断熱カバーが、感温筒の一端を挿入可能な開口を有する有底筒体からなり、この筒体の周壁には、軸方向に沿うスリットが前記開口から筒体の底部近傍まで形成されているので、断熱カバーの開口に感温筒の一端を挿入し、その状態で、断熱カバーを感温筒の他端側に移動させることで、当該断熱カバーを感温筒に装着することができる。その際、断熱カバーには開口から筒体の底部近傍までスリットが形成されているので、このスリットの幅が広がる方向へ断熱カバーの周壁を変形させることが可能である。したがって、断熱カバーを容易に感温筒の外周に装着することができる。

更に、前記スリットの、開口側と反対側の端部に当該スリットが拡幅された逃げ部が形成されている。本発明では、感温筒は冷媒配管に対し点で接触する状態で固定される。この固定箇所では、感温筒と冷媒配管とが所定の角度で交差しているが、スリットが拡幅された逃げ部を形成することで、固定箇所における冷媒配管部分を前記逃げ部に配置させることができ、断熱カバーを感温筒の外周に密接して配設することが可能になる。その結果、断熱カバーによる断熱効果を充分に発揮させることができる。

更にまた、前記スリットと逃げ部とがＬ字形状を呈するので、Ｌ字形状の長辺部分をスリットとし、短辺部分を逃げ部とすることができる。スリットと逃げ部とが連続しており、加工（形成）が容易である。

（２）前記（１）の温度センサ取付構造において、前記断熱カバーが、断熱材からなる本体と、この本体の外側に設けられた外側カバーとで構成されていることが好ましい。外側カバーを設けることで、断熱材を損傷などから保護することができ、断熱カバーの耐久性を向上させることができる。

（３）前記（２）の温度センサ取付構造において、前記外側カバーが、断熱カバーに形成されたスリットの少なくとも一部を塞ぐことが可能なシール部を有していることが好ましい。シール部により、断熱カバーのスリットを塞ぐことで、スリットから断熱カバー内部への空気の流入を遮断することができ、断熱性能を向上させることができると共に、断熱カバーの感温筒への固定を確実にすることができる。

（４）前記（３）の温度センサ取付構造において、前記シール部が、接着剤層と、この接着剤層を覆う離形紙とを有することが好ましい。断熱カバーを感温筒に装着した後に、離形紙を剥がし、接着剤層によりシール部を対応する外側カバーに接着することで、簡単に断熱カバーのスリットを塞ぐことができる。

本発明の温度センサ取付構造によれば、適用範囲が広く、且つ作業性を向上させることができる。

本発明の温度センサ取付構造の一実施の形態の斜視説明図である。 図１に示される温度センサ取付構造の軸方向断面説明図である。 図１に示される断熱カバーの斜視説明図である。 （ａ）は図１に示される断熱カバーの正面図であり、（ｂ）は開口側からみた側面図である。 取付バネの斜視説明図である。 図１に示される温度センサ取付構造の適用例の斜視説明図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の温度センサ取付構造の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る温度センサ取付構造Ｔの斜視説明図であり、図２は、図１に示される温度センサ取付構造Ｔの軸方向断面説明図である。温度センサ取付構造Ｔは、冷媒配管Ｐ内を流れる冷媒の温度を間接的に検出するものであり、感温筒１と、温度センサであるサーミスタ２と、断熱カバー３と、取付バネ４とを備えている。

感温筒１は、熱伝導性の優れた銅で作製されており、有底円筒形状又は両端とも開口した円筒形状を呈している。感温筒１の内部にサーミスタ２が収容される。サーミスタ２は、その外周面が感温筒２の内周面に密接するように当該感温筒２の内部に配設される。感温筒１の温度をサーミスタ２で検出することにより冷媒配管Ｐ内を流れる冷媒の温度を間接的に検出することができる。感温筒１は、ろう付けにより曲管からなる冷媒配管Ｐ（冷媒配管の曲管部）の外周面の所定箇所に当該冷媒配管Ｐの管軸方向に対して７０°〜１１０°の角度をなして固定される。すなわち、管軸方向に対して９０°±２０°の角度をなして固定される。後述するサーミスタ２の感温素子は、当該サーミスタ２の先端側に配設され、また、このサーミスタ２は感温素子が配設された先端側から感温筒１内に収容されるので、感温筒１は、その底面付近の周壁が冷媒配管Ｐにろう付けされる。これにより、冷媒配管Ｐからサーミスタ２の感温素子への熱伝導性を良くすることができる。

従来の感温筒は冷媒配管に沿って平行に配設される構成であるので、その適用箇所が制限されているが、本発明のように管軸方向に対して７０°〜１１０°の角度をなして感温筒１を冷媒配管Ｐに固設することで、直管部だけでなく図１に示したような曲管部にも取り付けることができる。

感温筒１の取付角度は、前記７０°〜１１０°の範囲内で感温筒１の設置箇所周囲の作業スペースなどを考慮して決めることができるので、温度センサ取付作業の作業性を向上させることができる。

サーミスタ２は円柱形状を呈しており、その先端側（感温筒１の内部に最初に挿入される側）の内部には、例えば金属酸化物系の半導体からなる感温素子（図示せず）が配置され、後端側端面からはリード線２ａが引き出されている。

図３は、図１に示される断熱カバーの斜視説明図であり、図４の（ａ）は図１に示される断熱カバーの正面図であり、同（ｂ）は開口側からみた側面図である。なお、分かり易くするために、図３では外側カバーの図示を省略している。
断熱カバー３は、感温筒１及びこの感温筒１内に収容されているサーミスタ２が周囲の空気温度から受ける影響を低減させるために、当該感温筒１の外側に配設されるものであり、感温筒１の一端（底部側端部）を挿入可能な開口６を有する有底筒形状を呈している。

断熱カバー３は、断熱材からなる本体７と、この本体７の外側に設けられた外側カバー８とで構成されている。

本体７は、感温筒１が収容される筒状部７ａと、この筒状部７ａの一方の開口端（前記開口６と反対側の開口）を閉止する底部７ｂとからなっている。底部７ｂは、前記一方の開口端に熱溶着により固定されている。筒状部７ａと底部７ｂは一体成形することも可能であるが、これらを別々に製造し、筒状部７ａの一方の開口端への底部７ｂの熱溶着により本体７を製造することで、製造が簡単になり、製造コストを抑えることができる。
筒状部７ａの内径は、感温筒１の外径と同じか、それよりもわずかに大きく設定されている。したがって、感温筒１に断熱カバー３を装着したときに、感温筒１の外周面と断熱カバー３の筒状部７ａの内周面との隙間をなくし、両者の密着性を向上させることができる。

筒状部７ａの周壁には、軸方向に沿うスリット９が前記開口６から底部７ｂの近傍まで形成されている。スリット９は、図４の（ｂ）に示されるように、軸方向に垂直な断面の形状が扇形状であり、この扇の角度αは３０°である。開口６から本体７の底部７ｂ近傍までのスリット９を形成することで、このスリット９の幅が広がる方向へ筒状部７ａの周壁を変形させることが可能となり、断熱カバー３を容易に感温筒１の外周に装着することができる。

前記スリット９の、開口９側と反対側の端部に当該スリット９が拡幅された逃げ部１０が形成されている。スリット９と逃げ部１０は全体としてＬ字形状を呈している。本発明では、感温筒１は冷媒配管Ｐに対し点で接触する状態で固定される。この固定箇所では、感温筒１と冷媒配管Ｐとが所定の角度で交差しているが、スリット９が拡幅された逃げ部１０を形成することで、固定箇所における冷媒配管部分を前記逃げ部１０に配置させることができ、断熱カバー３を感温筒１の外周に密接して配設することが可能になる。その結果、前記交差部分における感温筒１に周囲空気があたるのを抑制することができ、断熱カバー３による断熱効果を充分に発揮させることができる。前記交差部分の近傍にサーミスタ２の感温素子が配設されているので、この部分の感温筒１に周囲空気があたるのを抑制することで、冷媒配管Ｐの表面温度を正確に検出することができる。

また、本実施の形態では、断熱カバー３の本体７は底部７ｂを有しており、感温筒１の先端部（この先端部にサーミスタ２の感温素子が配設されている）は当該底部７ｂ近傍に位置する。すなわち、感温筒１の先端部に周囲空気があたるのを前記底部７ｂで防いでおり、これにより冷媒配管Ｐの表面温度を正確に検出することができる。

前記逃げ部１０を構成する切り欠きないし凹所の形状は、本実施の形態のような矩形状に限定されるものではなく、感温筒１と冷媒配管Ｐの固定箇所における冷媒配管Ｐの形状に合わせて適宜選定することができる。周囲空気の温度が感温筒１に与える影響を減らすためには、逃げ部１０の縁部１０ａを冷媒配管Ｐの外周面に合わせた曲線状にして筒状体７ａが冷媒配管Ｐに密接するようにすることが好ましい。

本体７は、発泡スチレン、発泡ポリエチレンなどの断熱材で作製することができるが、一定の強度を有し、弾性変形が可能であることから、発泡スチレンで作製することが好ましい。

筒状部７ａの厚さｔ（図４の（ｂ）参照）は、本発明において特に限定されるものではなく、断熱材の種類、温度センサ周辺のスペース、必要とする断熱性能などを考慮して適宜選定することができるが、通常、３〜５ｍｍ程度である。

外側カバー８は、軟質の塩化ビニル樹脂などの合成樹脂製フィルムからなり、本体７の筒状部７ａの外周面に貼付されている。より詳細には、筒状部７ａの外周面のうち、スリット９だけが形成されている筒状部７ａ（逃げ部１０が形成されている部分を除く筒状部７ａ）の外周面に適宜の接着剤により貼付されている。図４の（ａ）では、分かりやすくするために、外側カバー８及び後述するシール部をハッチングで表現している。
外側カバー８としては、軟質の塩化ビニル樹脂以外の合成樹脂製フィルムを用いることもできるが、耐用性、柔軟性に優れ、前記本体７への巻き付けが容易であるので、軟質の塩化ビニル樹脂を用いるのが好ましい。

外側カバー８を設けることで、筒状部７ａを構成する断熱材を損傷などから保護することができ、断熱カバー３の耐久性を向上させることができる。なお、外側カバー８は、筒状部７ａの全外周面に設けることもでき、更には本体７の底部７ｂの外周面にも設けることができる。

本実施の形態では、前記外側カバー８の一端を延設して、筒状部７ａに形成されたスリット９を塞ぐことができるシール部１２としている。このシール部１２の内側面には、接着剤層１３と、この接着剤層１３を覆う離形紙１４とが設けられている。シール部１２により、断熱カバー３のスリット９を塞ぐことで、感温筒１に周囲の空気が触れるのを抑制することができ、断熱カバー３による断熱性能を向上させることができる。特に感温筒１を熱交換器に取り付ける場合、当該熱交換器と熱交換を行う空気流が感温筒１に当たるのを防ぐことができ、その結果、断熱カバー３による断熱性能を向上させて冷媒配管Ｐの表面温度を正確に検出することができる。また、弾性変形させた断熱カバー３が元の形状に戻り、感温筒１に密着することで、当該断熱カバー３の固定を行うことができるが、シール部１２を筒状部７ａの外周面に貼付することで、断熱カバー３の感温筒１への固定を確実にすることができる。

本実施の形態の場合、断熱カバー３を感温筒１に装着した後に、離形紙１４を剥がし、接着剤層１３によりシール部１２を対応する外側カバー８（シール部１２が形成された端部と反対側の端部）に接着することで、簡単に断熱カバー３のスリット９を塞ぐことができる。

取付バネ４は、感温筒１内に収容されたサーミスタ２を当該感温筒１の内周面に押圧して固定する部材であり、弾性を有する金属で作製されている。取付バネ４は、図５に示されるように、感温筒１の先端と当接する先端係止部４ａ、サーミスタ２を感温筒１の内周面に押圧する押圧部４ｂ、及び断熱カバー３を感温筒１の外周面に押圧する押圧部４ｃを有している。

つぎに、サーミスタ２及び断熱カバー３の感温筒１への取付方法について説明する。
まず、冷媒配管Ｐの所定箇所にろう付けされた感温筒１に断熱カバー３を取り付ける。感温筒１の底面を断熱カバー３の開口６に挿入するようにして、断熱カバー３を感温筒１の外側に配設する。その際、スリット９によって断熱カバー３を広げるようにして感温筒１に装着することができるので、装着が容易である。

ついで、取付バネ４を、その先端係止部４ａ側から感温筒１内に挿入する。また、押圧部４ｃによって断熱カバー３を感温筒１の外周面に押圧する。押圧部４ｃによって断熱カバー３を感温筒１の外周面に押圧することで、当該断熱カバー３を感温筒１に固定することができる。

ついで、サーミスタ２を感温筒１内に挿入する。サーミスタ２を挿入することで、取付バネ４の押圧部４ｂが感温筒１の内周面側に押圧され、その反力によってサーミスタ２が感温筒１の内周面に押圧される。これにより、サーミスタ２を感温筒１の内周面に密着させることができ、感温筒１を介して冷媒配管Ｐの表面温度を正確に検出することができる。

図６は、室内側熱交換器ＩのＵ字管２０に、管軸方向に直角にろう付けされた感温筒１の外側に断熱カバー３を装着した温度センサ取付構造の例を示している。曲管であるＵ字管２０に感温筒１を取り付けることで、冷媒配管Ｐの中間温度（飽和温度）を容易に取得することができる。Ｕ字管２０は、冷媒配管Ｐの端部、すなわち室内側熱交換器Ｉの端部に位置しているので、感温筒１のろう付け作業やサーミスタ２の取付作業及び断熱カバー３の装着作業の各作業スペースの確保が容易であり、作業性を向上させることができる。

１ 感温筒
２ サーミスタ（温度センサ）
３ 断熱カバー
４ 取付バネ
６ 開口
７ 本体
７ａ 筒状部
７ｂ 底部
８ 外側カバー
９ スリット
１０ 逃げ部
１２ シール部
２０ Ｕ字管
Ｔ 温度センサ取付構造
Ｐ 冷媒配管

Claims (4)

1. 曲管からなる冷媒配管（Ｐ）の外表面に管軸方向に対して７０°〜１１０°の角度をなして固設される感温筒（１）と、
   この感温筒（１）の内周面に密接して設けられる温度センサ（２）と、
   前記感温筒（１）を覆う着脱自在の断熱カバー（３）とを備え、
   前記断熱カバー（３）が、感温筒（１）の一端を挿入可能な開口（６）を有する有底筒体からなり、この筒体の周壁には、軸方向に沿うスリット（９）が前記開口（６）から筒体の底部近傍まで形成され、
   前記スリット（９）の、開口側と反対側の端部に当該スリット（９）が拡幅された逃げ部（１０）が形成され、
   前記スリット（９）と逃げ部（１０）とがＬ字形状を呈する
   ことを特徴とする温度センサ取付構造（Ｔ）。＿
2. 前記断熱カバー（３）が、断熱材からなる本体（７）と、この本体（７）の外側に設けられた外側カバー（８）とで構成されている請求項１に記載の温度センサ取付構造（Ｔ）。
3. 前記外側カバー（８）が、断熱カバー（３）に形成されたスリット（９）の少なくとも一部を塞ぐことが可能なシール部（１２）を有している請求項２に記載の温度センサ取付構造（Ｔ）。
4. 前記シール部（１２）が、接着剤層（１３）と、この接着剤層（１３）を覆う離形紙（１４）とを有する請求項３に記載の温度センサ取付構造（Ｔ）。

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